Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien kann Rohstoffengpässen entgegenwirken

Die Anzahl an E-Autos steigt stetig und damit auch die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien. Kann das Recycling den Engpässen in der Rohstoffversorgung entgegenwirken? Eine aktuelle Studie der Unternehmensberatung Roland Berger hat sich mit dem Thema beschäftigt.

Nach derzeitigen Prognosen wächst der Markt für Lithium-Ionen-Batterien bis 2030 um jährlich 30 Prozent. Diese Entwicklung birgt Risiken in den Lieferketten, vor allem für Materialien wie Lithium, Nickel und Kobalt. In der neuen Publikation "The Lithium-Ion (EV) battery market and supply chain" analysiert die Unternehmensberatung Roland Berger die Herausforderungen und zeigt Lösungswege auf.

Ein kritischer Faktor ist die Abhängigkeit der Produzenten von bestimmten Rohstoffen und veredelten Materialien wie Kobalt- und Nickelsulfaten sowie Lithium. Diese Werkstoffe machen laut Berger mehr als 30 Prozent der Batteriezellkosten aus, wobei die Zellen mit etwa 75 Prozent der Gesamtkosten eines Battery-Packs zu Buche schlagen. Ein Lösungsweg aus dem Rohstoffengpass sei das Batterierecycling.

Batterie-Recycling noch in den Kinderschuhen

„Aktuell spielt das Recycling in Europa noch eine untergeordnete Rolle mit einigen zehntausend Tonnen an Batterien, die jährlich recycelt werden“, so Wolfgang Bernhart, Partner bei Roland Berger, in der Fachzeitschrift Krafthand. So schätzt Bernhart den aktuell aus Batterierecycling weltweit zurückgewonnenen Lithiumanteil auf ein bis zwei Prozent im Vergleich zum Bedarf für Batterien – Bei Nickel auf drei bis fünf Prozent. Bei Kobalt seien die Werte mit sieben bis neun Prozent schon besser.

Bis 2030 werden sich die Anteile laut Bernhart deutlich erhöhen: Bei Lithium auf zehn bis zwölf Prozent, bei Nickel auf acht bis zehn und bei Kobalt auf 14 bis 15 Prozent des Batteriebedarfs. Aufgrund der wirtschaftlichen Attraktivität des Recyclings, insbesondere von auf NCM/NCA-basierenden Fahrzeugbatterien, werden künftig damit auch die in Europa von der EU-Kommission in der neuen Battery-Directive vorgeschlagenen Mindestanteile von recycelten Metallen deutlich übertroffen. Diese sollen für Lithium und Nickel bei vier Prozent und für Kobalt bei 12 Prozent liegen.

Der CO2-Fußabdruck

Der CO₂-Fußabdruck einer Batterie hängt laut Bernhart von vielen Faktoren ab: Aus welchen Minen kommen die Rohstoffe, über welchen Prozess werden die Metallsulfate und das Lithiumhydroxid produziert, wo und unter Nutzung welcher Energien werden die Kathoden- und Anodenmaterialien produziert und in welchen Verhältnissen eingesetzt? Grob geschätzt entfallen 40 bis 55 Prozent des CO₂-Ausstoßes für die Produktion einer Batteriezelle auf die Herstellung dieser Materialien.

Der CO2-Ausstoß beim Recycling

Ebenso hängt der CO₂-Ausstoß beim Recycling von mehreren Parametern ab. Heute wird in Europa dafür noch überwiegend der kombinierte pyro- und hydrometallurgische Prozess eingesetzt, bei dem die Batterie zentral in einer Region recycelt wird. Dieses Verfahren hat laut Bernhart einen deutlich höheren CO₂-Ausstoß als alternative Konzepte, die auf einem dezentralen mechanischen Extraktionsprozess der aktiven Materialien basieren, welche dann in einem zweiten Schritt zentral hydrometallurgisch aufbereitet werden. Dabei ist es dem Spezialisten von Roland Berger zufolge schon heute möglich, eingesetzte Chemikalien zu großen Anteilen in den Prozess zurückzuführen. Eine Einsparung von mindestens einem Drittel der CO₂-Emissionen ist Bernhart zufolge realisierbar.

Preisentwicklung

Eine weitere Frage ist, ob Batterien mit recycelten Materialien billiger im Vergleich zu neuen Batterien werden oder gar ein Preisanstieg droht, aufgrund des hohen Aufwands beim Recyceln. „Zumindest für Batterien auf Nickel-Kobalt-Mangan-Basis sind die Recyclingkosten niedriger als die zu erwartenden Erlöse. Da aber die Rohmaterialpreise typischerweise an Indizes etwa der London- oder Shanghai-Metal-Exchange hängen, erwarten wir keine Preisauswirkung“, so Wolfgang Bernhart.